反舰导弹作为海上舰船“杀手”,在二战末期最先由德国在V-1、V-2火箭基础上设计而来,取名HS-293反舰导弹,在1943年投入实战便击沉多艘盟国舰船。经过数十年的发展,反舰导弹已成为现代海战中对舰船实施打击的主要武器装备,在历次海战中有过许多出色表现。在第三次中东战争中,埃及曾使用苏制“冥河”导弹击沉以色列“艾拉特”号驱逐舰,各国为之震惊。1982年6月,在马岛海战中,阿根廷“超军旗”飞机发射法国生产的“飞鱼”导弹,击沉了英国“谢菲尔德”号驱逐舰。1987年5月,在两伊战争期间,伊拉克战机发射“飞鱼”导弹,重创美国海军“斯塔克”号导弹护卫舰。2006年7月,黎巴嫩真主党武装用岸舰导弹袭击了在黎巴嫩附近海域巡逻的以色列“萨尔-5”级隐形护卫舰,导弹命中直升机库并引起大火,使得护卫舰严重受损。 多年来,反舰导弹在海战中所取得的战果,以及反舰导弹发射距离远、打击精确高、突击威力大、效费比高等特点,使得各国对反舰导弹的发展和使用尤为重视。到目前为止,各国海军已经发展、装备了许多类型的反舰导弹。其中,按发射平台类型划分,反舰导弹可分为空射型、舰载型、潜射型以及岸基型反舰导弹;按飞行速度又可分为亚音速反舰导弹、超音速反舰导弹、亚超结合反舰导弹以及高超音速弹道反舰导弹等。随着舰艇防空技术水平的提高,现代海战对反舰导弹提出了许多新的要求。本文在分析世界各国海军反舰导弹现状的基础上,对未来反舰导弹的发展趋势作进一步的探讨和展望。 一、反舰导弹发展现状分析 反舰导弹在发展初期,由于受导弹动力、材料、控制技术的限制,反舰导弹速度相对较低,通常为亚音速。随着舰艇防空能力的增加,亚音速反舰导弹突防能力受到制约,远程超音速、隐形反舰导弹倍受各国海军青睐。各国海军研发的反舰导弹主要包括亚音速反舰导弹和超音速反舰导弹两大类。 (一)亚音速反舰导弹发展现状 目前,大部分国家地区海军所装备、使用的亚速度反舰导弹主要有美国的“鱼叉”反舰导弹、法国的“飞鱼”反舰导弹、挪威的“NSM”、“JSM”反舰导弹、台湾的“雄风-2”反舰导弹,以及美国正在研制的“LRASM-A”反舰导弹等。 1. 美国“鱼叉”、“LRASM-A”亚音速反舰导弹 美国在反舰导弹发展思路上一直秉承简洁、通用原则,因此美海军所装备使用的反舰导弹类型并不多,目前主要有通用型“鱼叉”反舰导弹、“战斧”反舰导弹,以及正在研发并即将装备的“LRASM-A”亚音速反舰导弹。 “鱼叉”反舰导弹又称“捕鲸叉”反舰导弹,是美国上世纪70年代研制的一种全天候、高亚音速巡航反舰导弹,可由飞机、水面舰艇、潜艇搭载,主要担负攻击大中型水面舰船、巡逻艇和水面状态的潜艇等作战任务。 早期的“鱼叉”Block I型反舰导弹长4.75米,直径0.34米,战斗部装药227千克,最大速度0.85马赫,最大射程110千米,单发命中概率可达0.95,制导方式为惯性制导+主动雷达寻的制导,使用涡轮喷气发动机进行巡航飞行。升级后的“鱼叉”Block III型反舰导弹增加了火箭助推器发射器,射程可达270千米,同时增加了GPS制导模式,提高了导弹攻击精度。 “鱼叉”反舰导弹至今已发展使用近四十年,是目前欧美海军、日本海上自卫队以及台湾海军装备的主要反舰武器。在全球众多反舰导弹中,“鱼叉”反舰导弹各项技术指标已不占优势,对美军海上作战能力产生一定影响,急需发展新型反舰导弹来取代。在此背景下,“LRASM-A”反舰导弹被提上议事日程。 “LRASM-A”反舰导弹是美国2009年正式启动研发的远程反舰导弹,主要由美国洛克希德·马丁公司和BAE系统公司联合生产。2013年以来,“LRASM-A”反舰导弹先后完成了首次空中发射试验和在MK41型垂直发射系统上的发射试验,标志着美军新型远程反舰导弹取得了重大进展,空射型和舰载型“LRASM-A”反舰导弹将分别于2016年和2018年装备海军部队,成为美军未来攻击大型水面舰艇、获取制海权的主战装备。 在最初设计中,“LRASM”是按照远程精确制导、防区外发射的理念进行研发,有亚音速隐身和超音速高机动两种设计方案,目前主要侧重发展“LRASM-A”亚音速隐身反舰导弹,射程预计为600~1000千米,甚至更远。导弹装载有GPS接收机、高性能双向数据链通信系统,采用基于数据链的CEC技术,可由不同平台对导弹进行中继制导。 另外,为提高“LRASM-A”导弹在复杂电磁环境下的作战能力,导弹还采用了全自主无中继制导技术,在外界信息链路中断的情况下,导弹可依托先进的惯导装置、弹载传感器、雷达高度计以及数据处理技术,在中段保持全天候、掠海自控飞行。 在末段飞行段,“LRASM”-A反舰导弹使用新型多模导引头,通过多模制导方式增强目标识别分析和抗干扰能力。该导引头包含了先进的红外成像导引头和被动雷达。红外成像导引头可能采用洛·马公司研制的红外成像导引头和基于图形匹配的目标识别系统,具有全天候、宽视角作战能力,即使在能见度不良的海上环境也能探测、识别较远距离的目标舰艇。目标识别系统采用成熟的凝视红外焦平面阵列,波长为3~5μm,发射前需要预先存储目标图像,导弹接近目标舰船后,将导引头实时拍摄的图像与预存的目标图像相匹配,以确定目标位置和攻击部位。而被动雷达在敌防区外就可以进行搜索、识别目标。 “LRASM-A”反舰导弹的外形设计侧重于隐身,其弹体横截面采用棱形面设计,外层同时涂有吸波涂料。棱形面可将敌雷达波辐射到导弹其他方向,减少弹头正前方雷达回波,隐形涂料对电磁波具有较好的抑制和吸收能力,使得导弹的雷达反射截面积(RCS)明显降低,增加了导弹被探测难度,其突防概率将得到很大提升。 2. 法国“飞鱼”亚音速反舰导弹 法国“飞鱼”导弹是一款亚音速、超视距、掠海飞行反舰导弹,于上世纪60年代末开始研制,70年代中期开始服役,发展历史相对比较悠久、技术较为成熟。迄今为止,“飞鱼”反舰导弹发展有舰载型、空射型、岸基型和潜射型四种,各种型号的“飞鱼”导弹已销往全球35个国家地区。 “飞鱼”反舰导弹长5.78米,弹径0.35米,巡航速度达0.93马赫,中段巡航高度15米,末端飞行高度3~5米,发动机为一台固体火箭发动机和一台固体火箭环形助推器。经升级后的“飞鱼”反舰导弹打击距离从70千米扩展至180千米,并装备有弹载GPS,大大增强了导弹的反舰作战能力。“飞鱼”反舰导弹采用中段惯导+末端主动雷达导引方式制导,导弹的末制导采用主动雷达导引头和自适应搜索模式,能够有选择性地区分海上目标。当导弹通过预定的飞行弹道接近目标时,可在极低的高度实施末段攻击。“飞鱼”反舰导弹在数次海战中战果辉煌,倍受各国海军关注。 3. 挪威“NSM”、“JSM”亚音速反舰导弹 在欧洲,挪威研发的陆基/舰载发射的“NSM”导弹和空射型“JSM”导弹是两款技术相对比较成熟的新型反舰导弹。其中,“NSM”导弹还是世界上第一款进行隐身设计的反舰导弹,于2012年10月装备挪威海军。“JSM”导弹是在NSM导弹基础上开发出来的,最快将于2018年服役。 “NSM”反舰导弹采用法国产涡轮喷气发动机,飞行速度0.95马赫,舰载型配有火箭助推器,以提高导弹初始段飞行速度,导弹最大射程在180~200千米。“JSM”反舰导弹采用美国产小型涡轮喷气发动机,推力较大,导弹射程可达280千米。两款导弹在中段巡航飞行阶段均进行高亚声速匀速、最大高度不超过60米的超低空平飞,在末段则进行10米以下高度的掠海蛇形机动飞行,最后加速冲向目标,使目标舰艇防空系统难以拦截。 “NSM”和“JSM”反舰导弹末制导系统都采用了双波段宽视野红外成像导引头,其核心器件是凝视型前视焦平面红外成像传感器,具有精确稳定的宽视场,导弹抗干扰能力和目标识别能力较强,能有效捕获距离海岸较近的海上目标。 另外,“NSM”反舰导弹通过采用近似六棱柱形弹身设计、弹体表面涂有吸波材料、遮蔽涡喷发动机进气口等措施来降低雷达辐射。同时,采用双波段红外成像末制导,增加了导弹末端搜索行动的隐蔽性。 (二)超音速反舰导弹发展现状 超音速反舰导弹发展相对较晚,主要是为了弥补亚音速反舰导弹飞行时间长、突防能力低等不足。受技术水平限制,目前仅有俄罗斯、美国、日本、台湾等少数国家地区发展超音速反舰导弹。 1. 俄罗斯超音速反舰导弹 俄罗斯是发展超音速反舰导弹最早、技术最成熟、导弹型号最多的国家,主要装备有“玄武岩”、“花岗岩”、“宝石”、“日炙”、“X-31”、“X-41”和亚超结合的“俱乐部”导弹等。其中,“日炙”超音速反舰导弹是前苏联于1984年开始装备、外销最多的一型超音速反舰导弹,专门对付航空母舰战斗群和导弹巡洋舰,被世人称为航母的克星。“日炙”反舰导弹长9.75米,直径0.8米,弹头装有320千克的高爆炸药;动力系统为整体式液体燃料火箭冲压发动机,最大射程超过200千米,巡航飞行高度20米,飞行速度达3马赫,制导系统为惯导+主动雷达制导。 近年来,俄罗斯还通过与印度合作的方式,研制了“布拉莫斯”超音速反舰导弹,该导弹以俄罗斯“宝石”反舰导弹为基础,同时采用了俄罗斯的液体燃料发动机技术和印度的制导技术。目前,空射型“布拉莫斯”反舰导弹还在研发过程中,为了满足战斗机挂载需要,对其进行了技术改进,预计2015年将正式服役。 2. 美国超音速反舰导弹 在美国“LRASM”项目研发初期,“LRASM-B”超音速反舰导弹作为项目一部分进行了设计和测试,由于受技术限制,导弹研发进度缓慢,最后于2012年被中止。但是美国并没有停止高超音速导弹的发展,X-51A发展目标就是研制出最大射程超过1000千米、飞行高度在20~30千米、速度达6~7马赫的高超音速巡航导弹。2010年5月,X-51A成功进行了首次飞行试验,最大飞行速度达到4.9马赫。2011年6月,进行了第二次飞行试验,因发动机出现故障导致试验失败。2012年以来,X-51A样机又进行了多次试验,如果进展顺利,按照X-51A发展计划,高超音速巡航导弹将于2015年前后问世。届时,美军可实现超音速反舰导弹零的突破。由此推测,在未来十几年内,美国海军反舰导弹将出现亚音速、超音速导弹并存的局面。 3. 日本超音速反舰导弹 日本在上世纪90年代中后期开始研发超音速反舰导弹,主要有空射型“ASM-3”反舰导弹和岸舰型“SSM-2”反舰导弹。2004年正式启动“ASM-3”原型弹研发工作,2006年研制出首批ASM-3试验样弹,并通过F-2A战斗机进行了挂飞和试射。2010年,日本国会批准了总额为3000万美元的“新型反舰导弹研制计划”,同时宣布这些新型反舰导弹将于2016年服役。 “ASM-3”反舰导弹长6米,弹径0.35米,最大射程达150千米,巡航高度约10米。导弹动力为固体火箭发动机+液体涡喷发动机,飞行速度可达3~5马赫,设计有两种飞行弹道:高空巡航+末端掠海攻击弹道,低空巡航+末端掠海攻击弹道。“ASM-3”反舰导弹弹体涂有先进的隐身材料,同时采用流线形圆柱形弹体,进气口置于弹体下部,大大提高了导弹的隐身能力。 “ASM-3”反舰导弹采用复台制导方式,即在中段采用惯导,末段采用主动雷达和被动雷达寻的制导。在中段飞行过程中,导弹通过惯导实现自主导航,基本不受外界干扰,但命中精度会随飞行距离的增加而降低。在末段飞行过程中,导弹通过主动毫米波雷达制导系统实现目标搜索、锁定和跟踪,当跟踪精度受干扰时,立即由主动方式转换为被动方式继续跟踪目标,即由被动毫米波制导系统通过不断接收目标发出的信号来修正弹道,引导导弹对目标舰船实施攻击。 二、反舰导弹发展趋势分析 (一)提高基于超远程的防区外攻击能力 随着舰载防空武器射程和舰艇体系防空能力的增加,舰艇防御范围得到很大拓展,携带反舰导弹的飞机、舰艇只有在打击目标防区外发射导弹,才能确保自身安全,这就需要增加反舰导弹的射程来提高载弹平台的安全。目前,大多反舰导弹经过升级,其射程已由原来30~40千米雷达视距,发展到一百多、甚至数百千米,一些新研发的远程巡航反舰导弹射程可达1000千米,如美军正在研制的“LRASM-A”反舰导弹射程在600至1000千米,目标防区外攻击将成为未来反舰导弹的主要攻击方式。 (二)提高基于超高速的突防能力 反舰导弹突防能力主要取决于舰艇对空中来袭目标的反应时间和拦截效能,而提高反舰导弹的速度,则可大大压缩目标舰艇发现反舰导弹的距离,降低其防空系统的反应时间和抗击效能。因此,如何通过增加反舰导弹的速度、提高其突防能力,将是未来反舰导弹发展的重要方向。目前,反舰导弹按速度可分为亚音速反舰导弹、超音速反舰导弹两大类,由于受发动机技术和材料技术的限制,传统反舰导弹以亚音速反舰导弹为主,如美国“鱼叉”反舰导弹、法国“飞鱼”导弹,主要采用涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机,巡航速度通常在0.9马赫左右。随着冲压喷气发动机技术的成熟和使用,基于冲压喷气发动机的超音速、高超音速反舰导弹已成为新型反舰导弹发展的主流。如俄罗斯的“日炙”反舰导弹动力系统采用整体式液体燃料火箭冲压发动机,使其速度可达3马赫;日本“ASM”反舰导弹配备整体式液体火箭冲压发动机,兼具固体火箭发动机和涡轮喷气发动机的优点,飞行速度超过3马赫,最大可达5马赫。反舰导弹速度的大幅提升,大大提高了导弹的突防概率。 (三)提高基于超隐身的突防能力 反舰导弹隐身能力作为衡量导弹性能的一个重要指标,也是影响导弹突防能力的一个关键指标。根据隐身原理,反舰导弹的隐身包括了外形隐身、隐形涂料隐身和红外隐身等。为减少反舰导弹对雷达电磁波的辐射,新型导弹在研发过程中,一方面通过导弹外形设计,将导弹外表面尽量倾斜、后掠,以偏斜探测雷达波束,来减小导弹的雷达反射截面积(RCS),通过仿真数据可以发现,采取大后掠多面体可极大提高导弹隐身效果;二是将发动机进气口置于弹体下侧,利用弹身遮蔽来减小进气口的雷达波辐射;三是在反舰导弹外表面涂上雷达吸波材料,可降低反射率4~6dB以上。目前,挪威“NSM”和“JSM”反舰导弹、美国“LRASM-A”反舰导弹都是采用这种设计理念以提高其隐身能力,挪威“NSM”反舰导弹,均采用非圆截面弹身外形设计、遮蔽发动机进气口和涂覆吸波材料等措施,大幅降低了导弹雷达反射截面积(RCS),使反舰导弹的可探测性变得更低。 (四)提高基于网络化、智能化的精确打击能力 信息技术及人工智能在军事领域的广泛应用,大大提升了反舰导弹的网络化、智能化程度,同时提高了反舰导弹的精确打击和抗干扰能力。反舰导弹的网络化、智能化控制能力主要体现在中段自控飞行段和末段制导飞行段。传统反舰导弹在中段自控飞行段主要采用惯导技术、GPS定位技术、地形匹配技术进行自控飞行。随着信息系统的推广以及战场信息支持能力的加强,中继制导技术在反舰导弹上得到广泛应用,通过在导弹上加装双通道数据链,利用弹上传感器反馈的信息精确控制导弹。如美国通过对“鱼叉”导弹的不断升级改进,通过采用多模控制方式提高导弹在自控飞行段的网络化远程控制能力,控制人员还可根据战场情况实时控制反舰导弹规避防空火力区、选择舰船要害部位实施精确打击。 在末段制导飞行阶段,反舰导弹通过采用红外/雷达双模制导方式,提高在近岸附近海域的目标识别和选择能力。如美军正在研制的“LRASM-A”反舰导弹主要采用雷达、光电、红外多模导引头,利用弹外先进传感器等设备进行抗干扰、目标搜索和识别,进而完成对目标舰艇的突击任务。 反舰导弹目标识别系统主要包括高分辨率成像传感器、高速大容量数字信号处理器、图像信息处理及各种目标识别算法软件。目前,国际上比较重视凝视型前视焦平面红外成像传感器的研发和使用,这种红外传感器具有灵敏度高、分辨率高、探测距离远、动态跟踪范围大、搜索效率高等特点,常用于新型高精度导弹的末制导系统,可探侧到目标温度微小变化。在图像信息处理上,主要采用新型红外自动目标识别算法,具有自适应和自学习能力强的特点。反舰导弹的末制导流程为:反舰导弹首先将传感器获得目标图像信息进行预处理,由数字信号处理器进行综合分析,提取出目标固有特征信息与目标模板匹配,实现自动识别、跟踪、记忆和重新捕获目标等功能。挪威“NSM”和“JSM”反舰导弹主要采用基于提取目标特征的识别方法,大幅提高了导弹的目标识别和精确打击能力。 三、结束语 反舰导弹自从二战末期诞生以来,经历了从视距到超视距、从亚音速到超音速、从非隐身到超隐身、从单一制导到复合高精确度制导的发展过程,在数次海战中创下不少辉煌战果。目前,由于受导弹动力技术和隐身技术水平限制,新型反舰导弹技术发展路线还存在高亚音速高隐身与超音速大机动两个发展方向上的争论。这是由于反舰导弹以大于4马赫以上的高超音速持续飞行、机动,需要解决导弹冲压发动机及其整体外形的气动匹配、热防护材料与弹体结构、目标捕捉与飞行控制等问题。另外,超音速反舰导弹所要求的良好气动外形和隐身性能所需要的特殊气动外形存在矛盾,而克服这一矛盾需要解决一些技术瓶颈。因此,未来新型反舰导弹的发展方向主要体现为“亚超结合、聚焦高超”,即亚音速反舰导弹与超音速反舰导弹同时并存,超音速反舰导弹将成为未来反舰导弹发展的主要方向。对亚音速反舰导弹而言,侧重于超低空、超隐身设计,主要着眼低空突防能力的提升;而超音速反舰导弹侧重于超高音速、大机动、远程高弹道设计,甚至发展弹道导弹作为反舰导弹,主要着眼以速度取胜。此外,为克服超高速与隐身的矛盾,反舰导弹还可在中段采取高亚音速超低空掠海飞行、末段采取超音速机动突防,如俄罗斯“Club”反舰导弹设计思路,这也是目前反舰导弹发展的一个重要方向。 |
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